學習重點 辨認異戊二烯的五碳結構,能由碳數換算各類萜的異戊二烯單元數及 IPP/DMAPP 組成。 掌握「IPP、DMAPP → FPP → 角鯊烯 → 環化」的三萜生合成主線,區分碳鏈組裝與環化兩階段。 區別四環三萜(protostane、lanostane、dammarane)與五環三萜(β-amyrin、α-amyrin、lupane),建立骨架、代表成分及生藥來源的連結。 判讀皂苷時先看皂苷元,分清 β-amyrin、α-amyrin、dammarane 與類固醇型。 記住含三萜羧酸的常見生藥,並辨認以多醣類為重要成分的白芨。 核心觀念 一、異戊二烯單元與萜類碳數 萜類可依五碳的異戊二烯單元理解其碳骨架。異戊二烯(isoprene)是2-methyl-1,3-butadiene,結構可寫成CH₂=C(CH₃)−CH=CH₂。看結構圖時,要確認:共五個碳、兩個共軛雙鍵,以及主鏈第二個碳上有一個甲基支鏈。少一個碳、雙鍵位置不共軛或甲基位置不對的圖形都不是異戊二烯。 生合成實際使用的活化五碳前驅物是IPP(isopentenyl diphosphate)與DMAPP(dimethylallyl diphosphate);「由異戊二烯單元組成」是骨架分析概念,不代表以游離異戊二烯直接聚合。 類別基本碳數異戊二烯單元數前驅物組裝關係 單萜C₁₀21 DMAPP+1 IPP → GPP 倍半萜C₁₅31 DMAPP+2 IPP → FPP 雙萜C₂₀41 DMAPP+3 IPP → GGPP 三萜C₃₀62 FPP → 角鯊烯;合計 2 DMAPP+4 IPP 「雙萜」有四個異戊二烯單元;名稱中的「雙」指兩個「萜單位(C₁₀)」,不能直接當成異戊二烯單元數。三萜則有六個五碳單元,且因由兩分子 FPP 組成,所以含兩個 DMAPP 與四個 IPP。 二、三萜的生合成:先形成角鯊烯,再環化 三萜生合成的主線為:IPP、DMAPP → FPP → squalene(角鯊烯)→ 2,3-oxidosqualene(2,3-氧化角鯊烯)→ 各種環狀骨架。兩分子十五碳的 FPP 經還原性偶聯形成三十碳、無環的角鯊烯,之後再經環氧化、環化與後續修飾,產生不同三萜成分。 角鯊烯是三萜環化前的共同中間體;若進一步問直接進行環化的受質,則是 2,3-氧化角鯊烯。兩者代表不同反應階段,不宜混為同一物質。 Phytol 是二十碳的雙萜醇(葉綠素側鏈);limonene 是十碳單萜;tretinoin 是維生素 A 酸類成分。它們都不是三萜環化前的共同中間體。 三、四環三萜:骨架與生藥一起記 骨架類型代表成分代表生藥辨識重點 Protostane 型Alisol 類澤瀉澤瀉的特徵三萜成分類型 Lanostane 型Pachymic acid茯苓Pachymic acid 為茯苓酸,屬三萜羧酸 Dammarane 型Ginsenoside Rg₁ 的苷元骨架人參Rg₁ 屬原人參三醇型皂苷 判斷 protostane 型來源時,應直接連結澤瀉—alisol 類。茯苓雖也含三萜成分,代表骨架卻是 lanostane;蒼朮的重要成分為揮發油中的倍半萜類,不屬 protostane 型;木通亦不是此類骨架的代表來源。 辨識個別成分時,pachymic acid 屬 lanostane 型三萜;betulin 屬 lupane 型五環三萜;tanshinone I(丹參酮)屬雙萜醌;α-turmerone(薑黃酮)屬倍半萜。同為植物成分,並不表示碳數與骨架相同。 四、五環三萜:α-amyrin、β-amyrin 與 lupane 五環三萜最重要的對應為:α-amyrin 對應 ursane(烏蘇烷)型,β-amyrin 對應 oleanane(齊墩果烷)型。兩者主要差異在 E 環甲基的位置,不能只憑「amyrin」字樣視為同型。Lupane(羽扇豆烷)則是 E 環為五員環的另一類五環三萜骨架。Dammarane 為四環三萜,不屬五環三萜。 骨架分類代表成分或皂苷來源與判讀關鍵 β-amyrin/oleanane 型Glycyrrhizin甘草;苷元為 glycyrrhetinic acid β-amyrin/oleanane 型Quillaja saponins皂樹;代表苷元為 quillaic acid β-amyrin/oleanane 型Saikosaponin A柴胡;屬 oleanane 衍生型三萜皂苷 α-amyrin/ursane 型Asiaticoside積雪草;苷元為 asiatic acid Lupane 型Betulin常見於樺木樹皮 Glycyrrhizin 是皂苷,glycyrrhetinic acid 才是其苷元。判定骨架時看的是苷元的環系;接上糖鏈不會改變骨架歸類。因此,甘草皂苷應歸入 β-amyrin 型。 同樣是皂苷,也可能屬完全不同的類型:asiaticoside 為 α-amyrin(ursane)型;ginsenoside Rg₁ 為 dammarane 型;timosaponin A-I 為類固醇型皂苷。不能把所有皂苷都歸為五環三萜,更不能都歸為 β-amyrin 型。 五、三萜羧酸與生藥來源 三萜羧酸是具有羧基的三萜成分,常見代表包括oleanolic acid(齊墩果酸)與 ursolic acid(熊果酸),分別對應 oleanane 與 ursane 骨架。三萜羧酸不必然是皂苷;「具有羧基」與「具有糖鏈」是不同分類依據。 大棗、夏枯草、枇杷葉均以熊果酸、齊墩果酸等三萜羧酸為重要成分。相較之下,白芨的重要成分以多醣類、黏液質為代表,主要藥效成分不屬三萜羧酸。 常考陷阱 「雙萜由兩個異戊二烯單元組成」:錯。兩個單元是單萜;雙萜為四個單元、二十碳。 「單萜為 1 DMAPP+1 IPP;倍半萜為 1 DMAPP+2 IPP;三萜為 2 DMAPP+4 IPP」:皆正確,判斷時以碳數除以 5 求單元數,三萜因由兩個 FPP 組成,故 DMAPP 為兩個。 「角鯊烯已是環狀三萜」或「phytol、limonene 為三萜環化前中間體」:錯。角鯊烯是無環前驅物;phytol 為雙萜、limonene 為單萜。 「Glycyrrhizin 屬 α-amyrin、lupane 或 dammarane 型」:錯。甘草對應 β-amyrin/oleanane;人參 Rg₁ 才對應 dammarane。 「Asiaticoside 與甘草、皂樹、柴胡皂苷同屬 β-amyrin 型」:錯。積雪草苷屬 α-amyrin/ursane 型,是重要的例外辨識點。 「茯苓、蒼朮、木通含 protostane 型三萜」:錯。Protostane 型對應澤瀉;茯苓為 lanostane 型。 「Pachymic acid 屬 protostane,或 betulin 屬 lanostane」:錯。茯苓酸配 lanostane;betulin 配 lupane。 「成分來自藥用植物或名稱帶 -one,就可能是三萜」:錯。Tanshinone I 是雙萜,α-turmerone 是倍半萜。 「皂苷必定是三萜皂苷」:錯。知母的 timosaponin A-I 為類固醇型皂苷,應先辨苷元再分類。 「白芨主要藥效成分為三萜羧酸」:錯。白芨以多醣、黏液質為代表;大棗、夏枯草、枇杷葉才是三萜羧酸的代表生藥。 記憶口訣 「單二、倍三、雙四、三六」:依序記單萜、倍半萜、雙萜、三萜的異戊二烯單元數。 「兩個 FPP,合成角鯊烯,環化成三萜」:三萜先組成三十碳無環前驅物,再進行環化。 「甘皂柴歸 β,積雪歸 α」:甘草、皂樹、柴胡配 β-amyrin;積雪草配 α-amyrin。 「澤原、苓羊、參達」:澤瀉配原萜烷(protostane),茯苓配羊毛甾烷(lanostane),人參配達瑪烷(dammarane)。 「棗枯杷有酸,白芨是多醣」:大棗、夏枯草、枇杷葉含三萜羧酸;白芨以多醣為主。